本帖最后由 芯航线跑堂 于 2016-12-19 00:20 编辑
在芯航线AC6102开发板上，设计了一路GMII接口的千兆以太网
电路，通过该以太网电路，用户可以将
FPGA采集或运算得到的数据传递给其他设备如PC或服务器，或者接收其他设备传输过来的数据并进行处理。
接触过以太网的用户，应该最常听说的是TCP/IP协议，确实，在PC端或者嵌入式系统中，TCP/IP协议应用非常广泛，因此，当大家看到FPGA上带有以太网接口时，可能第一个想到的也是实现TC/IP协议。这里，首先可以很肯定的告诉大家，使用FPGA实现TCP/IP协议是完全没有问题的，但是，实现的方式却不是大家最期望的直接使用Verilog编写协议层代码来实现。FPGA发展到现在，三十多年了，却鲜见有成功商用的RTL级的TCP/IP的设计，而大部分使用Verilog或者VHDL实现的以太网传输，都是基于非常简单的UDP协议的。当然，探索或者实现其中部分功能的人还是有的，只是，很难做到像PC那样灵活应用。
个人理解，TCP/IP协议设计之初就是根据软件灵活性设计的，因此在很多设计考虑上，并不适合使用硬线逻辑实现。TCP/IP协议非常的复杂，如果使用硬件逻辑实现，工程量必然十分浩大，而且功能和性能都无法得到保证。
那么怎样在FPGA上实现TCP/IP协议呢？答案就是SOPC技术。即使用嵌入式软核技术，在FPGA上搭建软核CPU系统，再通过CPU来运行软件TCP/IP协议，从而实现相应功能。但是这种实现方式对于很多用户来说，前期系统创建的过程比较繁琐，因此很多朋友都难以上手，因此这种方式使用的也并不是很广泛。
上面说过，在FPGA上，可以使用Verilog实现UDP协议来进行数据的传输。UDP协议是一种不可靠传输，发送方只负责将数据发送出去，而不管接收方是否正确的接收。非常类似于UART串口传输。但是，在很多场合，是可以接受这种潜在的不可靠性的，例如视频实时传输显示。在这类系统中，由于数据并不需要进行运算并得到非常精确的结果用于其他功能，而仅仅是显示在屏幕上，因此可以接受一定程度的丢包或者误码。此类应用在LED大屏显示系统中应用非常广泛。本节就介绍提供给大家的一个基于UDP传输例程的使用方法。
关于使用SOPC技术实现完整的TCP/IP连接，将在后续教程中提供。
1
、本例提供的UDP
传输例程工程压缩包名为AC6102_GETH_Test.rar
2、解压AC6102_GETH_Test.rar到不含中文或者空格的目录中，如D:fpga。解压后工程目录下内容如下所示：
其中Src文件夹下存放的为程序源码，如下图所示：
这里对其中几个重要文件（夹）简单说明下功能：
3
、确认自己PC
的网卡是否是千兆网卡，用户可以点击本地连接查看。如果不是千兆网卡，请更换带千兆网卡的电脑或加装千兆网卡。再用五类+
或者六类网线连接开发板的网口和PC
的网口。使用配套的5V
电源给开发板供电，打开电源开关，插上USB Blaster
下载器。
5
、修改UDP
发送模块(ipsend.v)
中的目标mac address
为你使用的网卡的mac address,
修改后重新编译一边。
如果不知道自己PC网卡的mac address，就在DOS命令窗口，用ipconfig –all命令看一下。
6
、修改PC
的IP
地址为192.168.0.3
。PC
的IP Address
需要和发送模块(ipsend.v)
中设置一致，不然PC
端会接收不到开发板发送的UDP
数据包。当然，用户也可以修改代码中的目标IP
地址，如下所示：
代码中本机（FPGA
）和目标机（PC
）IP
地址
修改PC
的IP
地址
6
、在DOS
命令窗口绑定开发板的IP
地址和MAC
地址，（由于本测试工程不支持ARP
协议，因此只能通过这种IP
和MAC
绑定的方式来强制将开发板的IP
地址和MAC
地址关联在一起，这样，当PC
发送给192.168.0.2
的数据包的时候，目标MAC
地址自动为开发板的MAC
地址。）
运行命令：ARP -s192.168.0.2 00-0a-35-01-fe-c0
绑定后我们可以用arp -a
命令来查看PC
上绑定的结果。
如果运行ARP
出现加载失败，换另一种方法绑定
1) 使用netsh i i show in命令查看本地连接的idx编号，如“11”
2) 使用netsh -c “i i”add neighbors 11(idx编号) “192.168.0.2” “00-0a-35-01-fe-c0”
3) 使用arp -a命令来查看PC上帮定的结果
7
、安装网络抓包工具Wireshark,
我们在实验的时候可以用这工具来查看PC
网口发送的数据和接收到的数据。
8、打开Quartus II的Programer，选择下载器和需要下载的文件，然后点击下载以开始下载Ethernet.sof文件到开发板中。
9
、打开安装好的wireshark
抓包工具。在软件界面选择您PC
的千兆网卡，按开始按钮开始抓包。
在wireshark
抓包窗口我们可以看到开发板(192.168.0.2)
向PC
网口(192.168.0.3)
发来的数据
包。
10
、打开网络调试助手并按照如图所示设置各项参数，再按连接按钮(
这里的本地的IP
地址为PC
的IP Address,
本地端口需要跟FPGA
程序中的一致，为8080)
点就连接后，目标主机(192.168.0.2)
和目标端口(8080)
都是默认值。
11
、再在网络调试助手的发送窗口发送一大串字符,
在网络的数据接收窗口我们可以看到从FPGA
返回的数据也变成刚发送字符串。
注意：以太网的数据帧的传输有包长的要求,
一般在46
～1500
字节。所以在发送以太网数据包的时候,
数据帧的长度不能太短,
不然会导致PC
数据包发送而FPGA
收不到数据包的情况。
小梅哥
2016
年12
月8
日于成都市驷马桥
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